Литолого-фациальный анализ - Томский политехнический

Министерство образования РФ
Томский политехнический университет
Институт природных ресурсов
Основы литолого-фациального
анализа
основные методы и результаты исследований
2015
1
Лекция №9 Литолого-фациальный анализ
Структура лекции:
1. Понятие термина «фация»
2. Основные принципы биофациального анализа
3. Основные принципы литолого-фациального
анализа
4. Генетическое значение структурных признаков
2
Понятие фация в 19 веке (1838–41) ввел швейцарский ученый
Аманц Грессли, что означает Участок любого слоя одновозрастных пород,
отличающийся от соседних по петрографическому составу и
ископаемым остаткам.
Он ввёл в геологию также понятие фациального анализа, в основе
которого лежало сравнение отдельных видов отложений. Этот анализ стал
весьма эффективным методом исследования в различных областях геологии.
В 1836 г. 22-летний А. Грессли привел в
систему
результаты
своих
наблюдений
и
исследований и начал писать книгу «Геологические
наблюдения юрских отложений», в которой впервые и
развил представления о фациях. К этому времени он
собрал
уникальнейшую
коллекцию
юрских
окаменелостей.
Умер, сраженный любовью к камням…
Разные исследователи вкладывали в него свое
представление и содержание. Среди них отмечаются два
крайних
взгляда
на
определение
фации.
В первом случае фация - это часть слоя со своими
литологическими и палеонтологическими особенностями,
которые называют фациальными признаками.
Во втором случае фация - это физикогеографические
условия,
которые
определяют
неорганические и органические процессы на данном
участке в данное время, т.е. фация - это единица
ландшафта.
4
Наиболее
оптимальным
представляется
следующий подход к определению - Фация это
физико-географические
условия
или
обстановки, отраженные в осадке.
Фации принято подразделять по физикогеографическим условиям на
морские, переходные и континентальные.
5
Фации геологического прошлого определяют по
горным породам и ископаемым окаменелостям,
содержащихся в них. Отсюда, метод восстановления
палеогеографических обстановок называется фациальным
анализом. В основе этого метода лежит принцип
актуализма.
6
Суть
метода
актуализма
по
представлениям одного из его основоположников
Ч. Лайеля заключается в том, что современные
явления есть ключ к познанию таких же
процессов в прошлые эпохи. Например,
наблюдая деятельность современных вулканов,
геологи могут восстановить картину древнего
вулканизма.
• Но такой подход может привести и к
ошибкам, если его применять механически, без
учета эволюционных изменений происходивших
в ходе длительного развития земной коры и её
поверхности.
7
Поскольку основой для фациального анализа является
изучение горных пород и ископаемых организмов, его
подразделяют
на
биофациальный
и
литологофациальный.
Основой
для
проведения
биофациального анализа служат ископаемые
организмы и следы их жизнедеятельности.
Отмечается, что основными условиями
обитания организмов в море являются:
соленость, температура, свет, газовый режим,
глубина, движение воды или гидродинамика,
состав грунта. Каждый из этих факторов
отражается в морфологии организма (размеры
раковины, её скульптура, толщина и т.п.), в
многообразии видов, влияет на расселение
организмов по площади водоёма.
8
В биофациальном анализе по облику ископаемых
остатков можно с определенной степенью достоверности
определить
палеогеографические
условия
на
определенный период времени.
Биофациальный анализ начинают с определения
характера захоронения ископаемых остатков. Они бывают
двух типов:
Ископаемый
биоценоз захоронение на
месте обитания
самих
организмов.
Танатоценоз место
захоронения
удалено от места
обитания.
9
Тип захоронения определяется по сохранности
органических остатков, их ориентировке, сортировке и
видовому комплексу.
Признаками танатоценоза при переносе являются:
разрушение скелетных элементов, сортировка особей по
размеру и весу, ориентировка скелетных элементов и т.п.
Наиболее важен для биофациального анализа ископаемый биоценоз, по которому восстанавливают
условия обитания.
10
Литолого-фациальный анализ опирается на
определение фаций по вещественному составу и
по структурным и текстурным признакам пород.
Вещественный состав осадочных пород дает
информацию о составе источника обломочного
материала (определяется по составу обломков в
породе), о среде формирования (биогенные или
хемогенные осадки), климатических условиях
(угленакопление или коры выветривания) и т.д.
11
Существуют минералы-индикаторы среды и
климата.
Индикаторами морской среды и определенных
интервалов глубин являются минералы глауконит,
железо-марганцевые
конкреции,
фосфорит и т.д. Индикаторами климатов являются
соль и гипс, торф и уголь, гидроокислы Fe и Al и
т.д.
12
Структуры и текстуры осадочных
горных пород
Структура – это особенности строения
породы, которые определяются размером,
формой, степенью однородности составных
частей, а также количеством, размером и
степенью сохранности органических остатков.
Элементы структуры породы формируются на
протяжении всех этапов образования и жизни
породы.
Структуры
обломочных
пород
определяются главным образом размером и
отчасти формой слагающих их частиц.
13
Классификация обломочных пород
Сцементированные
породы
Группы
обломочных
пород
Грубообломочные
Наибольшие
Рыхлые породы
поперечные
размеры
сложенные обломками
обломков,
мм
остроугольным
остроугольным
окатанные
и и угловатыми
и и угловатыми
> 100
Глыбы
Валуны
100-10
Щебень
Галечник
10-1
Песчаные
Алевритовые
Пелитовые
Дресва
Гравий
Брекчии
окатанные
Конгломераты
Гравелиты
1-0,1
Пески
Песчаники
0,1-0,01
Алевриты
Алевролиты
< 0,01
Глины
Аргиллиты
14
Для осадочных пород химического происхождения
структуры различают по тем же признакам. В этих
породах, возникших путем выпадения из растворов,
кристаллизации и перекристаллизации, величина зерен
сравнительно легко меняется. Напротив, форма зерен
обусловлена здесь свойствами самого минерала,
условиями его возникновения и роста и потому является
особенно важной.
15
Структура хемогенных пород
Структура
Размер зерен, мм
Морфологические
особенности
грубозернистая
более 1,0
Зерна
представляют
собой
выделяющиеся
макроскопически
кристаллы
крупнозернистые
1,0 - 0,5
Зерна
хорошо
макроскопически
среднезернистые
0,5 - 0,1
Зерна плохо видны макроскопически,
но в шлифе имеют вид заметных
кристаллов
мелкозернистые
0,1 - 0,05
Макроскопически зерна не видны, в
шлифе различимы, порода однородна
тонкозернистая
0,05 – 0,01
Макроскопически
порода
однородна, с землистым или
раковистым изломом. В шлифе
отдельные
зерна
частью
не
различимы, даже при сильных
увеличениях, так как, перекрываясь,
сливаются друг с другом.
пелитоморфная
менее 0,01
Микроскопически и макроскопически
порода совершенно однородна
видны
16
Структуры органогенных пород
Осадочные горные породы
органогенного генезиса имеют
органогенную структуру.
В этих породах, как и в
породах предыдущей группы,
большое значение имеет форма
составных
частей,
которая
обусловливается
характером
организмов. Среди пород этой
группы различают структуры:
криноидные,
коралловые,
пелециподовые,
мшанковые,
фораминиферовые,
водорослевые, смешанные и т.
д.
17
В зависимости от сохранности обломков в породе
выделяют структуры:
•
биоморфная - хорошая сохранность органических остатков. По размеру
компонентов они могут быть очень различными в зависимости от
организмов — от очень крупных (кораллы) до мельчайших (диатомеи);
• детритусовая (детритовая) - порода сложена обломками скелетов
организмов. В свою очередь среди пород с детритусовой структурой
различают:
Крупнодетритусовые
- слагаются не
окатанными
обломками, часто
хорошо заметными
простым глазом и
легко определимыми
под микроскопом.
Размеры обломков -от
нескольких
миллиметров
примерно до 0,05 мм.
Мелкодетритусовые слагаются
мельчайшими
обломками организмов
(обычно от 0,05 мм и
мельче),
неразличимыми
простым глазом и в
большей части не
определимыми под
микроскопом в шлифе.
Органогеннообломочная
структура
отличается тем,
что обломки
раковин большей
частью хорошо
окатаны и почти
одинаковой
величины (0,5 —
0,1 мм).
18